JP3956775B2 - Rfダウンコンバータの評価システム及び同評価方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、RFダウンコンバータの性能評価システム、及び性能評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、デジタル信号を拡散符号と呼ばれる信号によって元の信号より広い帯域に拡散させた上で送信し、受信側で同じ拡散符号によって元のデジタル信号を復元するスペクトラム拡散という技術が知られている。
【0003】
これは、機密性を確保できることや、ノイズに強く、過密状態になっても急激な品質低下を起こさないなどの特長を備えていることから全地球測位システム(GPS:Global Positioning System、以下GPSとする)や符号分割多元接続方式(CDMA:Code Division Multiplex Access、以下CDMAとする)を採用した移動体通信端末などで用いられている。
【0004】
また、かかるGPSやCDMAなどでは、通常、スペクトラム拡散されたRF(Radio Frequency)信号を、信号処理を行うに適した数百kHz〜数十MHzのIF(Intermediate Frequency)信号に変換するRFダウンコンバータICが用いられている。
【0005】
このRFダウンコンバータICは、図8に示すように、スペクトラム拡散されたRF信号をIF信号にダウンコンバートするミキサA1と、ローカル周波数発信器の電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)A2と、微小信号を増幅するアンプA3とを備えている。
【0006】
かかるRFダウンコンバータICを製造・出荷するに際し、性能評価を行っているが、従来は以下のようにして評価していた。
【0007】
すなわち、図9に示すように、スペクトラム拡散するために搬送波にPN(Pseudorandom Noise)符号及びデータを重畳してRF信号を出力するRF信号発生器Bと、評価対象となる前記RFダウンコンバータICと、通常的に同RFダウンコンバータICと組み合わせて用いられる演算処理装置(DSP:Digital Signal Processor、以下DSPという)を、ここでは性能評価用として用意し、RF信号発生器Bから出力されたRF信号V1を実際にRFダウンコンバータICで受信して、これをダウンコンバートして出力したIF信号V2を予めRFダウンコンバータICの出力端子に接続した前記DSPにより処理して受信感度を測定し、この測定した受信感度により性能評価していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の方法では、以下に説明するような課題があった。
【0009】
すなわち、RFダウンコンバータICから出力されるIF信号V2は、図10に示すように、IF信号fIFを中心にして広い帯域にスペクトラム拡散されてノイズの中に埋もれた状態となっている。そして、これを上述したようにDSPで信号処理して測定するのであるが、これはあくまでもRFダウンコンバータICとDSPとが複合された状態での受信特性であり、DSPによって受信感度も変化することになるので、RFダウンコンバータIC単体の評価にはなりえないものであった。
【0010】
つまり、RFダウンコンバータICの特性を評価する場合に、従来ではDSPの特性が大きく影響していたことになる。
【0011】
RFダウンコンバータICが、同ICを評価するのに最適なDSPと常にセットで用いられるのであれば特に問題はないが、RFダウンコンバータIC単体の特性を評価する場合に上記した従来の方法を採用すると、RFダウンコンバータICとDSPとの組合せによっても、またDSPの個々の性能によっても評価の変ってしまうことがあった。
【0012】
しかも、RFダウンコンバータICから出力されたIF信号V2の周波数とDSPの入力周波数とが違う場合、RFダウンコンバータICとDSPのトータルの受信特性さえも測定できないという問題もあった。
【0013】
本発明は、上記課題を解決することのできるRFダウンコンバータの性能評価システム、及び性能評価方法を提供することを目的としている。
【0014】
【発明が解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の本発明では、搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号を出力するRF信号発生器と、前記RF信号を入力してダウンコンバートし、IF信号に変換して出力するRFダウンコンバータと、PN符号と前記IF信号とを乗算してスペクトラム逆拡散する乗算器と、同乗算器の出力からIF信号の搬送波成分を検出するスペクトラムアナライザとを具備することを特徴とするRFダウンコンバータの評価システムとした。
【0015】
また、請求項2記載の本発明では、上記RF信号発生器から出力されたPN符号とIF信号とを乗算することとした。
【0016】
また、請求項3記載の本発明では、上記RF信号発生器から出力されたPN符号を遅延させる遅延量可変とした遅延回路を具備することとした。
【0017】
請求項4記載の本発明では、RF信号発生器により搬送波にPN符号を重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に復調して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から搬送波成分をスペクトラムアナライザにより検出し、C/N比(搬送波電力対雑音電力比)をとることによりRFダウンコンバータを評価することとした。
【0018】
請求項5記載の本発明では、RF信号発生器により搬送波にPN符号及びデータ信号とを重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に変換して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から周波数成分をスペクトラムアナライザにより検出し、S/N比(信号対雑音比)をとることによりRFダウンコンバータを評価することとした。
【0019】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係るRFダウンコンバータの性能評価システムは、搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号を出力するRF信号発生器と、前記RF信号を入力してダウンコンバートし、IF信号に変換して出力するRFダウンコンバータと、PN符号と前記IF信号とを乗算してスペクトラム逆拡散する乗算器と、同乗算器の出力からIF信号の搬送波成分を検出するスペクトラムアナライザとを具備するものである。
【0020】
すなわち、例えばGPSなどのスペクトラム拡散信号を扱うRFダウンコンバータICを評価するに際し、搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号をRF信号発生器から出力して、これをRFダウンコンバータで受信してIF信号に変換出力し、この出力と前記PN符号とを乗算させてスペクトラム逆拡散させた信号出力からIF周波数の搬送波成分のみをスペクトラムアナライザで検出するようにしている。
【0021】
そして、この搬送波成分のレベルとノイズレベルとの比であるC/N比(搬送波電力対雑音電力比)を測定することで、IF信号に関係なく、従来なしえなかったRFダウンコンバータIC単体の性能を評価可能としている。
【0022】
乗算器に入力するPN符号は、上記RF信号発生器から取り出したPN符号とすることが好ましい。すなわち、スペクトラム拡散は、デジタル信号をPN符号によって元の信号より広い帯域に拡散させた上で送信し、受信側で同じPN符号によって元のデジタル信号を復元することなので、RF信号発生器から出力された同じPN符号を用いる方がより正確な評価が可能となるからである。
【0023】
また、上記RF信号発生器から出力されたPN符号を遅延させる遅延量可変とした遅延回路を具備することがさらに好ましい。
【0024】
すなわち、RFダウンコンバータICで生じる遅延時間の影響をかかる遅延回路で排除できるとともに、評価対象となるRFダウンコンバータICに最適な遅延量も設定可能となるので、スペクトラム逆拡散後の搬送波(キャリア)成分のピークを上げることが可能となり、RFダウンコンバータの最高性能レベルを検出することができる。
【0025】
ところで、上記した好ましいRFダウンコンバータの評価システムによれば、RF信号発生器により搬送波にPN符号を重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に復調して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から搬送波成分をスペクトラムアナライザにより検出し、C/N比をとることによりRFダウンコンバータを評価するのであるが、これに代えて以下の評価方法とすることもできる。
【0026】
すなわち、RF信号発生器により搬送波にPN符号及びデータ信号とを重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に変換して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から周波数成分をスペクトラムアナライザにより検出し、S/N比(信号対雑音比)をとることによりRFダウンコンバータを評価するのである。
【0027】
このように、IF周波数のキャリア成分にデータ成分を含む信号成分とノイズ成分との比をとることによっても、前述同様にRFダウンコンバータ単体の性能評価が可能である。
【0028】
以下、本実施の形態を、図面を参照しながらより具体的に説明する。
【0029】
図1は本実施の形態に係るRFダウンコンバータの評価システム(以下単に「評価システム」とする)Aを簡易に説明するためのブロック図である。
【0030】
図示するように、本評価システムAは、搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号V11を出力するRF信号発生器1と、前記RF信号V11を受信入力してダウンコンバートし、IF信号V12に変換して出力するRFダウンコンバータとしてのIC(以下「RFダウンコンバータ」とする)2と、前記RF信号発生器1からの出力V13であるPN符号を遅延させる遅延量可変とした遅延回路3と、同遅延回路3を通過した出力V14としてのPN符号と前記IF信号V12とを乗算してペクトラム逆拡散する乗算器4と、同乗算器4からの出力V15からIF信号の搬送波成分を検出するスペクトラムアナライザ5とを具備する構成となっている。
【0031】
なお、上記RFダウンコンバータ2は、従来技術で説明したようにICからなり、図8で示したように、スペクトラム拡散されたRF信号をIF信号にダウンコンバートするミキサA1と、ローカル周波数発信器の電圧制御発振器A2と、微小信号を増幅するアンプA3とを備えている。
【0032】
また、上記RF信号発生器1は、キャリア発生手段CWGと、搬送波にPN符号を重畳させるPN符号発生器PNGとを備えており、同RF信号発生器1から出力されるRF信号V11は、搬送波fRFがPN符号でスペクトラム拡散された信号であり、図2に示すような周波数成分となっている。
【0033】
そして、かかるRF信号V11は、上記RFダウンコンバータ2によりIF信号fIFにダウンコンバートされ、アンプA3により増幅され、増幅されたIF信号V12が前記乗算器4に入力される。前記IF信号fIFは、前記RF信号発生器1の搬送波fRFの周波数とRFダウンコンバータ2のローカル周波数との差となっている。
【0034】
また、RF信号発生器1からPN符号のみを出力可能としており、出力されたPN符号V13は前記遅延回路3に入力され、RFダウンコンバータ2で生じる遅延時間に合わせて遅延されて出力されて乗算器4に入力される。そして、同乗算器4によりPN符号V13と前記IF信号V12とが乗算されることによりスペクトラム逆拡散されて、乗算器4からIF信号の周波数成分のみの出力V15としてスペクトラムアナライザ5に入力される。
【0035】
このスペクトラム逆拡散された出力V15をスペクトラムアナライザ5で観察すると、図3に示すように、ノイズレベルよりも突出した信号となっており、このとき、スペクトラムアナライザ5の搬送波レベル(C)とノイズレベル(N)との比すなわちC/N比を測定することで、RFダウンコンバータ2の単体における性能評価が可能となるのである。しかも、評価システムAとしては、比較的簡単な構成であって特別な専用デバイスが不要であり、導入が容易である。
【0036】
図4に他の実施形態に係る評価システムA’を示す。なお、図1に示した先の実施形態に係る評価システムAと同じ構成要素については同一符号を付してここでの説明は省略する。
【0037】
本実施の形態で先の実施形態と異なるのは、RF信号発生器1’において搬送波fRFにデータを重畳する点である。
【0038】
この場合、乗算器4によるスペクトラム逆拡散された後の出力V25をスペクトラムアナライザ5で観察すると、図5に示すように、周波数成分にはIF信号の搬送波成分にデータ成分が表れている。やはりノイズレベルよりも突出した信号となっており、この信号成分(S)とノイズ成分(N)との比、すなわちS/N比を測定することで、やはりRFダウンコンバータ2の単体における性能評価が可能となる。
【0039】
ところで、上述してきた各実施形態における遅延回路3は、PN符号を遅延させる遅延量を可変としている。
【0040】
遅延量を可変とすることにより、RFダウンコンバータ2で生じる遅延時間の影響を排除することができるからであり、しかも、適宜RFダウンコンバータ2に最適な遅延量を設定すれば、スペクトラム逆拡散後の搬送波成分のピークをより上昇させることが可能となる。したがって、RFダウンコンバータ2の最高性能レベルをも検出することが可能となる。
【0041】
また、上述してきた各実施形態における乗算器4は、図6に示すような排他的論理和(Exclusive OR)を用いてデジタル処理してもよいし、あるいは図7に示すようなダブルバランサを用いてアナログ処理してもよい。
【0042】
【発明の効果】
本発明は、以上説明してきたような形態で実施され、以下の効果を奏する。
【0043】
(1)請求項1記載の本発明によれば、搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号を出力するRF信号発生器と、前記RF信号を入力してダウンコンバートし、IF信号に変換して出力するRFダウンコンバータと、PN符号と前記IF信号とを乗算してスペクトラム逆拡散する乗算器と、同乗算器の出力からIF信号の搬送波成分を検出するスペクトラムアナライザとを具備する構成のRFダウンコンバータの評価システムとしたことにより、RFダウンコンバータ単体の評価を確実に行うことができ、しかも、比較的簡単な構成なので容易に導入可能である。
【0044】
(2)請求項2記載の本発明によれば、上記RF信号発生器から出力されたPN符号とIF信号とを乗算することとしたので、正確にスペクトラム逆拡散を実行できる。
【0045】
(3)請求項3記載の本発明によれば、上記RF信号発生器から出力されたPN符号を遅延させる遅延量可変とした遅延回路を具備することとしたので、RFダウンコンバータで生じる遅延時間の影響をかかる遅延回路で排除できるとともに、評価対象となるRFダウンコンバータに最適な遅延量も設定可能となって、スペクトラム逆拡散後のキャリア成分のピークを上げることが可能となり、RFダウンコンバータの最高性能レベルを検出することができる。
【0046】
(4)請求項4記載の本発明によれば、RF信号発生器により搬送波にPN符号を重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に復調して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から搬送波成分をスペクトラムアナライザにより検出し、C/N比(搬送波電力対雑音電力比)をとることにより評価することとしたので、RFダウンコンバータ単体の評価を確実に行うことができる。
【0047】
(5)請求項5記載の本発明によれば、RF信号発生器により搬送波にPN符号及びデータ信号とを重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に変換して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から周波数成分をスペクトラムアナライザにより検出し、S/N比(信号対雑音比)をとることにより評価することとしたので、RFダウンコンバータ単体の評価を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るRFダウンコンバータの評価システムの第1の実施形態を示すブロック図である。
【図2】RF信号発生器から出力されるRF信号の周波数成分を示す説明図である。
【図3】第1の実施形態におけるスペクトラム逆拡散された信号を示す説明図である。
【図4】本発明に係るRFダウンコンバータの評価システムの第2の実施形態を示すブロック図である。
【図5】第2の実施形態におけるスペクトラム逆拡散された信号を示す説明図である。
【図6】乗算器を構成する排他的論理和の説明図である。
【図7】乗算器を構成するダブルバランサの説明図である。
【図8】RFダウンコンバータICのブロック図である。
【図9】従来のRFダウンコンバータICの評価システムを示すブロック図である。
【図10】ダウンコンバート後のIF信号を示す説明図である。
【符号の説明】
1 RF信号発生器
2 RFダウンコンバータ
3 遅延回路
4 乗算器
5 スペクトラムアナライザ
Claims (5)
- 搬送波にPN符号が重畳するスペクトラム拡散されたRF信号を出力するRF信号発生器と、前記RF信号を入力してダウンコンバートし、IF信号に変換して出力するRFダウンコンバータと、PN符号と前記IF信号とを乗算してスペクトラム逆拡散する乗算器と、同乗算器の出力からIF信号の搬送波成分を検出するスペクトラムアナライザとを具備することを特徴とするRFダウンコンバータの評価システム。
- RF信号発生器から出力されたPN符号とIF信号とを乗算することを特徴とする請求項1記載のRFダウンコンバータの評価システム。
- RF信号発生器から出力されたPN符号を遅延させる遅延量可変とした遅延回路を具備することを特徴とする請求項1又は2に記載のRFダウンコンバータの評価システム。
- RF信号発生器により搬送波にPN符号を重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に復調して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から搬送波成分をスペクトラムアナライザにより検出し、C/N比をとることにより評価することを特徴とするRFダウンコンバータの評価方法。
- RF信号発生器により搬送波にPN符号及びデータ信号とを重畳してスペクトラム拡散されたRF信号を、RFダウンコンバータによりIF信号に変換して出力する一方、前記RF信号発生器から取り出したPN符号を遅延回路により遅延して出力し、同遅延PN符号と前記IF信号とを乗算器に入力してスペクトラム逆拡散して得られた出力から周波数成分をスペクトラムアナライザにより検出し、S/N比をとることにより評価することを特徴とするRFダウンコンバータの評価方法。
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